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數學家跨界新發現:有的黑洞能抹掉過去,讓你擁有無數個未來

數學家跨界新發現:有的黑洞能抹掉過去,讓你擁有無數個未來

一個帶電的球形恆星由於引力坍縮而形成帶電黑洞的時空圖示。

據在《物理評論快報》雜誌上月發表的一篇論文稱,美國加州大學伯克利分校的數學家們描述了一類不同尋常的黑洞,該類型的黑洞——膨脹的宇宙中帶電荷、不旋轉的天體——能讓黑洞中的觀察者穿越地平線去到一個過去被抹掉的地方,並且在那裡每一個初始狀態都有無限種可能的未來,而這違背了當今不少物理學家所堅持的宇宙決定論。

根據愛因斯坦的廣義相對論,你的過去和現在決定了你的未來,他們認為這是由「強大的宇宙監察」機制所決定的。這是過去物理學界的一種說法,物理學家們援引「強大的宇宙監察假設」理論來解釋它。也就是說,某種災難性的東西——通常是可怕的死亡——會阻止觀察者進入一個特定的時空區域,而在那裡他們的未來並非是唯一確定的。這一理論原則是四十年前由物理學家羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)首次提出的,它讓決定論保持了神聖不可侵犯的地位,而決定論則是任何物理學理論的關鍵。換句話說,當過去和現在是一定時,宇宙的物理法則只允許存在一種可能的未來。

然而,加州大學伯克利分校的博士後彼德·欣茨(Peter Hintz)說,數學計算表明,對於像我們這樣正在加速膨脹的宇宙中某些特定類型的黑洞來說,觀測者有可能會在從一個決定論的世界進入一個非決定論的黑洞的過程中倖存下來。雖然在一個未來不可預期的空間里,生活將會是什麼樣子仍是一個未解的問題,但是這一發現並不意味著愛因斯坦的廣義相對論方程是錯誤的,迄今為止該方程仍然完美地描述了宇宙的演化過程。

「沒有哪個物理學家會真的到黑洞里去測量它。這是一個純粹的數學問題。從這個角度來看,這使得愛因斯坦方程在數學上顯得更加有趣。這是一個只能從數學角度研究的問題,不過它還具有物理意義,甚至是哲學意義,這讓這個問題看起來非常酷。」欣茨說。

「這一結論相當於指出了廣義相對論中決定論的嚴重失敗,這在現代宇宙學研究中是不可忽視的。」欣茨的同事們也強調。

加州大學聖巴巴拉分校的加里·霍洛維茨(Gary Horowitz)沒有參與這項研究,他在《物理學世界》雜誌上評價說這項研究提供了「在引力和電磁理論中,我所知道的違背『強大的宇宙監察假設』最有力的證據。」

欣茨研究的這類黑洞在其視界之內有一個所謂的「柯西視界」,而柯西視界就是決定論被打破的地方,在那裡過去不再決定未來。包括彭羅斯在內的一些物理學家們認為,任何觀察者都無法通過柯西視界,因為他們會灰飛煙滅。

該論文已經為其它論文提供了靈感,其中一篇聲稱,大多數良性的黑洞不會違反決定論原則,但是欣茨堅持認為只要有一個反例就已足夠。他說:「自九十年代中期以來,人們已經自滿了20年,這種『強大的宇宙監察機制總是得到驗證,而我們得挑戰這種觀點。」

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